5555.1.1.1.1 Tamara plant Tamara plant Tamara plant Tamara plant DDDD PPPP CCCC 5555.... VVVV LCLCLCLCA:A:A:A: EEEE

(1)

5

5 5....

V

ALUTAZIONE

LCA:

LC

A:

E

LABORAZIONE

D

ATI SUI

P

ROCESS

ROCESSI

ROCESS

I

C

ONSIDERATI

5

5.1 .1

.1

.1 Tamara plant

Tamara plant

Sono stati effettuati bilanci materiali ed entalpici su un ipotetico impianto di co-combustione di taglia industriale con caratteristiche analoghe all’impianto pilota Tamara, tenendo presenti i vantaggi del fattore di scala (efficienza energetica). Lo scopo del lavoro è infatti quello di valutare il carico ambientale di varie tecniche di smaltimento di plastiche bromurate. Devono essere calcolati gli input da fornire al software SimaPro, ovvero gli ingressi materiali derivanti da natura e da tecnosfera,i consumi energetici, i prodotti evitati, le varie emissioni inquinanti e i rifiuti inviati ad ulteriori trattamenti.

Le frazioni di WEEE che prendiamo in considerazione sono WEEE MIX 1 e TV backplates 1 (composizione in Tabelle 2.1-2), poiché per esse si hanno dati più completi.

5.1.1 Elaborazione Flow – Sheet (Co-combustione)

In base alla descrizione dell’impianto [3] è stato creato il flow – sheet di figura 5.1. La camera di combustione (R1, vedi Figura 5.1) è formata da una zona di combustione primaria e da una zona di post-combustione. Nella combustione primaria i rifiuti vengono movimentati da una griglia alternativa con moto in avanti, attraverso la quale viene anche introdotta l’aria primaria. Questa è alimentata a temperatura ambiente e si preriscalda scambiando calore con la griglia stessa e con le ceneri.

All’interno della camera di combustione la temperatura è di circa 1000°C. La corrente di aria secondaria viene introdotta nella camera di post-combustione per garantire una efficiente ossidazione degli incombusti. Essa è preriscaldata fino ad una temperatura di circa 250°C, a spese dei fumi uscenti dall’economizzatore.

(2)

Le bottom ash, cioè i residui solidi della combustione, sono formate principalmente da ossidi di metalli pesanti, che, una volta allontanate dal fondo della camera di combustione, possono essere destinate alla produzione di cemento Portland.

(3)

(4)

I fumi in uscita dalla camera di post-combustione passano attraverso la caldaia nella quale si produce vapore in pressione, utilizzabile per la produzione di energia elettrica in turbina, ed escono approssimativamente ad una temperatura di 450°C.

I fumi sono utilizzati per preriscaldare l’aria secondaria e quindi sono inviati nello scambiatore E2, in cui cedono calore alla corrente in ingresso al reattore SCR. Per evitare danni al filtro a maniche occorre ridurre ulteriormente la temperatura fino a circa 180°C, utilizzando un prequencher (D1), nel quale viene immessa acqua come fluido refrigerante.

Il filtro a maniche (F1) utilizza tubi in tessuto di PTFE. Sul fondo del filtro si accumulano le fly ash. I fumi filtrati, prima di essere introdotti negli scrubber, attraversano un quencher (D2) alimentato anch’esso ad acqua che ne riduce la temperatura fino a 90°C.

Per la depurazione del gas viene utilizzato un sistema di lavaggio a umido in due stadi, costituito da due scrubber Venturi . Il primo scrubber (C1) ha la funzione di rimuovere HCl e HBr ed opera ad un pH di circa 1 . Esso viene alimentato ad acqua. La corrente gassosa uscente dal C1 attraversa un secondo scrubber (C2) con pH neutro nel quale vengono introdotti Na2S2O3 e NaOH, il primo con lo scopo di convertire Br2 a HBr, il

secondo per neutralizzare la soluzione. Tale sistema permette di raggiungere efficienze molto elevate, come è mostrato in Tabella 2.3.

Prima di essere liberati in atmosfera i fumi devono essere depurati dagli ossidi di azoto (NOx), per far ciò è necessario un trattamento SCR (R2) che opera ad una temperatura

di 250°C circa con un catalizzatore a base di ossidi di vanadio su TiO2. Tale trattamento

consente un abbattimento del 95 % degli NOx tramite reazione con NH3.

O H N NO NH NO O H N O NH NO 2 2 2 3 2 2 2 3 3 2 2 6 4 4 4 + = + + + = + +

(5)

Figura 5.2: Schema di un reattore SCR

I fumi in uscita dal secondo scrubber, che sono ad una temperatura di circa 60°C, passano attraverso due scambiatori di calore. In E1 si riscaldano fino a circa 170°C recuperando calore dal flusso in uscita dall’SCR; in E2 i fumi provenienti dalla caldaia portano la corrente in ingresso al reattore R2 fino a 250°C.

La corrente gassosa, raffreddata in E1, attraversa un letto adsorbitore (R3) a carboni attivi nel quale vengono trattenuti eventuali organici ancora presenti nei fumi. Questi infine vengono emessi in atmosfera ad una temperatura di circa 130°C.

La miscela che viene incenerita è composta da WEEE e rifiuti organici/verde urbano. Le proporzioni in massa sono tali da fornire un potere calorifico complessivo di 9.5 MJ/kg.

PCIWEEE Potere calorifico WEEE MIX 1 MJ/kg 31

PCITV Potere calorifico TV backplates 1 MJ/kg 38

PCIORG Potere calorifico organici MJ/kg 5.5

PCI Potere calorifico miscela MJ/kg 9.5

(6)

Si prende come unità funzionale 1 kg di materiale plastico.

Miscela rifiuti Miscela 1 Miscela 2 kg wt% kg wt% Organico 5.375 84.3 7.125 87.7

WEEE mix 1 1 15.7 - -

TV 1 - - 1 12.3

TOT 6.375 100 8.125 100

Tabella 5.2: Quantità di rifiuti considerate nei bilanci

La composizione tipica del rifiuto organico / verde urbano assunta [32] è riportata in tabelle 6.3. Composizione organico Umidità wt% 22 Ceneri wt% 1.5 Secco wt% 76.5 C wt%, dry 49.2 H wt%, dry 6.3 O wt%, dry 44.1 S wt%, dry 0.3 N wt%, dry 0.1

Tabella 5.3: Composizione della frazione organica

La composizione della miscela in ingresso a Tamara plant è illustrata nella tabella seguente .

(7)

Composizione miscela Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV) Umidità wt% 18.55 19.30 Ceneri wt% 2.95 1.47 C wt% 42.25 43.31 H wt% 5.13 5.13 N wt% 0.52 0.19 S wt% 0.21 0.20 O wt% 29.70 29.72 Cl wt% 0.59 0.24 Br wt% 0.20 0.44

Tabella 5.4: Composizione della miscela in ingresso

5.1.2 Dati ricavati dalla sperimentazione sull’impianto pilota

La sperimentazione condotta ha portato ad una serie di dati che sono riportati in [3]. Nelle Tabelle 5.5, 5.6, 5.7 sono riportati i dati utilizzati nei bilanci.

Percentuale di bromo sul

totale in ingresso WEEE MIX 1 TV 1 Bottom ashes % 4 8

Fly ashes % 5 22

Tabella 5.5: Ripartizione del bromo tra bottom ash, fly ash e fumi

Abbattimento WEEE MIX 1 TV 1

Br % 99.18 93.18

Cl % 99.97 99.96

(8)

Concentrazioni WEEE MIX 1 TV 1 Br I scrubber (acido) g/L 2.5 6.4

Cl I scrubber (acido) g/L 30 30.6

Br II scrubber (neutro) g/L 3.2 14.3

Cl II scrubber (neutro) g/L 1.5 1.4

Tabella 5.7: Concentrazioni di cloro e bromo nelle soluzioni in uscita dagli scrubbers

5.1.3 Dati ricavati da letteratura e database

Molti dati necessari per stilare i bilanci sono stati ricavati da letteratura scientifica o database e sono riportati qui di seguito.

La composizione media delle bottom ashes è stata ricavata dal database ECOINVENT implementato su SimaPro, in particolare dal processo Disposal, average incineration residue, 0% water, to residual material landfill.

Composizione bottom ash C wt% 8.3 O wt% 34.43 S wt% 0.29 Cl wt% 0.85

Tabella 5.8: Composizione elementare delle bottom ash

La quantità di ceneri prodotta dal processo di combustione come percentuale su rifiuto alimentato è ricavata da: database ECOINVENT, processo Disposal, plastic, industr. electronics, 15.3% water, to municipal incineration/CH U e da Disposal, municipal solid waste, 22.9% water, to municipal incineration/CH U.

(9)

Produzione di ceneri

Bottom ashes da plastiche wt% 3.6

Fly ashes da plastiche wt% 1.7

Bottom ashes da organico wt% 18.9

Fly ashes da organico wt% 1.36

Tabella 5.9: Produzione di ceneri

I valori assunti per altre efficienze d’abbattimento e rendimento sono ricavate mediando valori tipici di diversi studi sperimentali e dati industriali (Tabella 5.10).

Efficienze %

Abbattimento globale di SOx 99.9

Abbattimento NOx in SCR 95

Tabella 5.10: Altre efficienze

Ulteriori parametri necessari sono stati stimati ancora sulla base di dati noti e usuali per processi industriali di quel determinato tipo.

Parametri operativi

Eccesso di aria rispetto allo stechiometrico % 70

Aria secondaria / Aria totale % 25

Eccesso di tiosolfato utilizzato nel II scrubber % 20

Eccesso di ammoniaca utilizzata nel reattore SCR % 0

Rapporto tra NH3 e NO emessi % 2.5

Rapporto tra CO e CO2 emessi % 0.019

Tabella 5.11: Altri parametri

5.1.4 Ipotesi

Per ovviare al problema della mancanza di dati completi relativi al processo analizzato, è stato necessario infine formulare una serie di ipotesi semplificative tenendo conto

(10)

delle condizioni operative tipiche di impianti di incenerimento di rifiuti solidi urbani [32, 33, 34].

a) L’aria secondaria deve essere preriscaldata fino a 250°C. b) Per la camera di combustione si fanno le seguenti assunzioni:

NO N O H HCl HBr H ceneri Br HBr Br ceneri HCl Cl ceneri SO S ceneri CO CO C fuel fuel fuel fuel fuel fuel → + + → + → → → → 2 2 3 2 , , , , ,

c) Il rapporto massivo tra liquido e gas negli scrubber è assunto pari a 0.7.

d) Si assume che i fumi in uscita dal secondo scrubber devono essere riscaldati da 60°C a 250°C prima di essere inviati al SCR.

e) Si assume che la temperatura dei fumi in uscita dal camino è 130°C;

f) L’impianto dista 50 km dal centro di raccolta rifiuti e 500 km dalla discarica per lo smaltimento delle ceneri.

g) Le soluzioni provenienti dagli scrubber non vengono considerate come rifiuti da inviare al trattamento. E’ infatti verosimile che, visto che il contenuto di bromo risulta in alcuni casi più elevato di quello delle salamoie solitamente utilizzate per la produzione di Br2 (vedi Tabelle 5.7 e 2.11), esse siano inviate ad un impianto di

ossidazione con Cl2 e strippaggio con vapore per il recupero di bromo.

h) Il Cl2 è disponibile in loco.

i) Il rendimento della turbina a vapore, espressa come energia elettrica prodotta su energia termica trasmessa al ciclo, è assunto pari al 31% [32].

In accordo con il processo TAMARA:

j) Nel prequencher i fumi vengono raffreddati da circa 300°C (temperatura di uscita dallo scambiatore E2) fino a 180°C con acqua a 25°C.

(11)

k) Nel quencher i fumi vengono raffreddati da 180°C (temperatura di uscita dal filtro a maniche) a 90°C con acqua a 25°C.

l) Nel I scrubber (pH=1) vengono parzialmente abbattuti HCl e HBr.

m) Nel II scrubber vengono alimentati tiosolfato di sodio (Na2S2O3) e idrossido di sodio

(NaOH). Si ha la reazione: 4 2 3 2 2 2 5 8 2 4Br +Na S O + H O→ HBr+ NaHSO

NaOH, alimentato in quantità stechiometrica, neutralizza la soluzione; si considera che la reazione sia completa, e quindi non si hanno emissioni di bromo elementare al camino.

5.1.5 Risultati dei bilanci

Nella Tabella 5.12 sono riportati i dati inseriti nel software SimaPro. I bilanci sono stati effettuati mediante il software MathcadTM 2001 Professional..

I bilanci sono riferiti all’unità funzionale (1 kg di plastiche). Si deve notare che come processo di smaltimento viene inserito Incenerimento verde urbano con recupero energia elettrica, con fattore negativo (- quantità di organico bruciata) per tenere conto del fatto che l’energia prodotta e gli inquinanti emessi non pesano totalmente sulla miscela plastica, ma sono in parte dovuti alla frazione organica.

(12)

Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV) Plastiche alimentate Kg 1 1

Combustibile totale Kg 6.375 8.125

Energia elettrica prodotta kWh 1.799 2.253

Aria IN Kg 58 75.5 Acqua IN Kg 11.45 10.9 NaOH IN (sol.50%) Kg 0.085 0.11 NaSO3 IN Kg 5.7 . 10-3 0.012 NH3 IN Kg 0.04 0.019 Trasporto rifiuti kg.km 319 406 Trasporto ceneri kg.km 93 60 CO2 OUT Kg 9.8 12.8 CO OUT Kg 1.2 . 10-3 1.5 . 10-3 NO OUT Kg 3.6 . 10-3 1.7 . 10-3 SO2 OUT Kg 2.6 . 10-5 3.3 . 10-5 HBr OUT Kg 9.8 . 10-5 1.7 . 10-3 HCl OUT Kg 9.2 . 10-6 7.6 . 10-6 NH3 OUT Kg 5.0 . 10-5 2.36. 10-5 Calore OUT,CAMINO kWh 2.8 2.8 Ceneri DISCARICA Kg 0.186 0.119 Organico incenerito Kg 5.375 7.125

Soluzione al rec. bromo L 3.8 1.925

Conc. Br della soluzione g/L 3.05 12.06

(13)

5

5.2 .2

.2

.2 Pyromaat

Pyromaat

5.2.1 Elaborazione Flow – Sheet (Pirolisi e Gassificazione)

Una installazione su scala industriale necessita di un sistema di lavaggio gas più complesso e costoso di quello presente nell’impianto di laboratorio Pyromaat (vedi Paragrafo 2.2). Il flow-sheet di un eventuale impianto è mostrato in Figura 5.3.

A valle dei reattori di pirolisi (R1) e gassificazione (R2), i fumi sono raffreddati nello scambiatore E1 in cui cedono calore preriscaldando l’aria di gassificazione. Essi sono quindi inviati allo scrubber alcalino (C1) per la rimozione delle sostanze acide (HCl, HBr, H2S). La corrente gassosa è inviata ad un filtro a maniche (F1) per la rimozione

delle polveri residue, e ad un adsorbitore a carboni attivi (R3) per la rimozione delle sostanze organiche rimanenti. Il gas di sintesi così ottenuto può essere utilizzato senza ulteriori trattamenti per generare energia elettrica e calore in motori a gas o in turbogas, oppure essere usato come materia prima dell’industria chimica.

In applicazioni in scala industriale non si hanno perdite di calore significative come quelle riscontrate nell’impianto di laboratorio Pyromaat, quindi non è necessario aggiungere gas combustibile ausiliario (metano) nel gassificatore. La Tabella 5.13 seguente mostra parametri indicativi, estrapolati dai risultati delle sperimentazioni sul Pyromaat, riguardanti un processo su scala industriale per il trattamento di WEEE [4].

(14)

Figura 5.3: Flow-sheet dell’impianto di pirolisi e gassificazione su scala industriale

Parametri Valori

Alimentazione plastica - WEEE mix 1 / TV backplates 1

Contenuto medio di Br %wt 3.7

Flusso alimentazione ton/h 4.0

Input energetico MJ/h 132 (LHV aliment.: 33 MJ/kg)

Flusso di char prodotto ton/h 0.7 (=18%wt dell’input)

Contenuto energetico del flusso di

char MJ/h 29 (LHV char: ~40MJ/kg) Produzione di gas di sintesi Nm3/h 10,000

Composizione del gas di sintesi %vol CO(30%); H2(30%); CO2(25%); N2(15%)

Concentrazione di Br nel gas di

sintesi g/Nm

3

14 (5%wt dell’input resta nel char)

Contenuto energetico del gas di

sintesi MJ/h 70 (LHV gas di sintesi: 7MJ/Nm

3

)

Recupero di Br kg/h 133 (95%wt recupero scrubber)

(15)

L’efficienza energetica globale del processo dal materiale di alimentazione fino ad arrivare al gas di sintesi è del 75%. Il gas di sintesi rappresenta il 53% dell’energia globale in ingresso, mentre il char contiene il 22% dell’energia in ingresso che può essere recuperata ad esempio in processi di riciclo di metalli (vedi Figura 5.4).

Figura 5.4: Diagramma del flusso energetico indicativo per un impianto di pirolisi e gassificazione WEEE su scala industriale [4]

Assumendo un volume annuo di 300.000 tonnellate di plastiche provenienti da WEEE con un contenuto medio di bromo del 3,7% in peso, da processare in impianti che utilizzano gas ausiliario e uno scrubber alcalino. In tal caso si può stimare che il 95% in peso del bromo volatilizzi e il 95% di questo venga catturato nello scrubber alcalino. Sotto queste assunzioni la quantità annua di bromo recuperata è di 10000 tonnellate. Altre 550 tonnellate restano nel char e potrebbero essere recuperate per lisciviazione o dai fumi dopo la combustione.

Nell’impianto Pyromaat, l’utilizzo di combustibile ausiliario in camera di gassificazione è necessario poiché l’impianto ha una bassa efficienza energetica, viste le piccole dimensioni (scala di laboratorio). Un impianto su scala industriale (minore rapporto superficie volume, migliore coibentazione e quindi minor dispersione di calore) può funzionare tranquillamente con la sola aggiunta di ossigeno substechiometrico. Di questo fatto si è tenuto di conto nello stendere i bilanci di materia ed energetici.

Si è considerato, inoltre, che il gas di sintesi venga utilizzato per la produzione di energia elettrica in una turbogas.

(16)

5.2.2 Dati ricavati dalla sperimentazione sull’impianto di laboratorio

Nelle Tabelle 5.13-16 sono riportati i dati riguardanti la composizione del char, la percentuale di bromo e cloro che rimane in fase solida nel reattore di pirolisi, l’efficienza di abbattimento di bromo nello scrubber e la concentrazione di bromo nella soluzione di lavaggio e la composizione del gas di sintesi. I dati sono ricavati dalla sperimentazione condotta sull’impianto Pyromaat.

Composizione char Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV)

C wt% 36.55 53.17

H wt% 1.60 1.77

S wt% 0.28 0.18

Br wt% 0.51 0.97

Cl wt% 1.59 0.54

Tabella 5.14: Composizione del char [4]

Percentuale di bromo sul

totale in ingresso Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV) Br nel char % 4 1.5

Cl nel char % 5.2 1.5

Tabella 5.15: Ripartizione di bromo e cloro tra il char e il gas di pirolisi [4]

Concentrazione Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV)

CBr g/L 3.232 14.06

ηBr % 99 99

Tabella 5.16: Concentrazione di bromo nella soluzione di lavaggio del gas di sintesi ed efficienza di abbattimento dello scrubber [4]

Composizione gas Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV)

CO wt%, dry 28.4 24

H2 wt%, dry 25.6 21.4

N2 wt%, dry 14.9 23.3

CO2 wt%, dry 31.2 31.4

(17)

5.2.3 Dati ricavati da letteratura e database

Per l’emissione di HCl si è considerata l’applicazione del fattore di emissione 120 g/t di rifiuto incenerito, limite valido per nuovi impianti di termovalorizzazione.

Le emissioni di NOx e CO dalla turbogas sono calcolate tramite un rapporto rispetto alle emissioni di CO2, derivato dal processo del database ECOINVENT Natural gas,

burned in gas turbine/CH U.

Il calore di pirolisi del rifiuto, in mancanza di dati accurati, è stato calcolato come media grezza tra i calori di pirolisi di diversi polimeri (PE, PP, PS, PVC), misurati tramite termogravimetria con velocità di riscaldamento 10°C/min in azoto [35].

Gli altri dati sono medie di una vasta gamma di valori reperiti in letteratura.

Efficienze

Abbattimento globale di SOx % 90

Produzione netta energia elettrica turbogas % 33

Tabella 5.18: Efficienze

Parametri operativi

Eccesso di aria rispetto allo stechiometrico % 11

Aria gassificazione / Aria combustione gas % 10

Fattore di emissione HCl per inceneritori RSU g/t 120

Calore di pirolisi MJ/kg 3.054

Tabella 5.19: Altri paraemetri operativi

5.2.4 Risultati dei bilanci

Nella Tabella 5.19 sono riportati i dati da inserire nel software SimaPro. I bilanci sono stati effettuati mediante MatcadTM 2001 professional.

(18)

Miscela 1 (WEEE) Miscela 2 (TV) Plastiche alimentate kg 1 1

Energia elettrica prodotta kWh 1.226 1.566

Aria IN kg 4.008 4.6 Acqua IN kg 3.823 2.5 NaOH IN (sol.50%) kg 0.094 0.093 N2 kg 0.061 0.46 Trasporto rifiuti kg.km 50 50 Trasporto ceneri kg.km 51 27 CO2 OUT kg 2.2 3.0 CO OUT kg 1.7 . 10-3 2.1 . 10-3 NOx OUT kg 5.5 . 10-3 7.0 . 10-3 SO2 OUT kg 1.6 . 10-5 4.1 . 10-5 HBr OUT kg 1.3 . 10-5 3.6 . 10-5 HCl OUT kg 1.2 . 10-5 1.2 . 10-5 Calore OUT kWh 0.19 0.24 Ceneri DISCARICA kg 0.10 0.054

Soluzione al rec. bromo L 3.8 2.5

Conc. Br della soluzione g/L 3.2 14.06

Tabella 5.20: Risultati dei bilanci

5.3

5.3 5.3 R

R

Recupero bromo

ecupero bromo

ecupero bromo:::: aaaanalisi di vari processi

ecupero bromo

nalisi di vari processi

5.3.1 Recupero da soluzioni degli scrubber

Il processo analizzato è quello illustrato precedentemente nel Paragrafo 2.3.1. Si riportano le ipotesi principali (Tabella 5.21), sempre tratte da [17].

(19)

Simbolo Grandezza Unità Valore

X8,Br Frazione massiva Br nella soluzione acquosa % 3.3

C13,Br Conc. Bromo nella salamoia esausta g/L 0.15

X10,Cl Frazione massiva Cl nel bromo liquido % 3

X11,Cl Frazione massiva Cl nel bromo liquido % 0.1

X12,Br Frazione massiva Br nel cloro % 1

R15,H2SO4 Rapporto tra acido alimentato e salamoia g/L 0.03

E6,Cl2 Eccesso di cloro rispetto alla stechiometria % 33

Tabella 5.21: Parametri relativi all’impianto, vedi Figura 2.7

Soluzione Unità Concentrazione di bromo

Combustione WEEE 1 g/L 3.05 Pirol. / Gass. WEEE 1 g/L 12.06 Combustione TV 1 g/L 3.24 Pirol. / Gass. TV 1 g/L 14.06

Tabella 5.22: Concentrazioni di bromo nelle salamoie

L’unità funzionale è la quantità di soluzione da smaltire, da cui si recupera il bromo. Le concentrazioni in bromo delle quattro diverse soluzioni è riportata in Tabella 5.22. In questi processi il bromo prodotto risulta come prodotto evitato: è così utile il processo Bromo, produzione mista mondiale.

Va notata una sola differenza: le soluzioni recuperate dalla combustione sono il risultato di due correnti, una acida ed una neutra; per queste non si prevede quindi l’acidificazione e non si ha consumo di acido solforico.

Sono quindi stati effettuati i bilanci ed implementati su SimaPro dei processi di recupero di bromo da tali soluzioni, nella categoria Processi / Trattamento rifiuto / Riciclo di bromo con le diciture:

A. Recupero Br da Combustione WEEE;

B. Recupero Br da Combustione TV;

C. Recupero Br da Gassificazione WEEE;

D. Recupero Br da Gassificazione TV. I risultati sono riportati in Tabella 5.23.

(20)

Processo Unità Proc. A Proc. B Proc. C Proc. D

Salamoia al trattamento2 l 328.3 82.9 309.4 71.12

Bromo recuperato g 951 988 954 989

Consumo di Cl2 g 590 590 590 590

Consumo di H2SO5 g - - 9.28 2.13

Consumo di acqua decarbonizzata L - - 0.08 0.02

Consumo di vapore kg 21.3 5.45 20.1 4.69

Consumo di elettricità kWh 5.01 1.28 4.72 1.1

Tabella 5.23: Risultati dei bilanci Figura 2.7

5.3.2 Recupero da salamoia dalla produzione di sali potassici

L’impianto analizzato è quello riportato nel Paragrafo 2.3.2.I.

Nelle Tabelle 5.24-26 sono riportate le ipotesi sulle condizioni operative di un simile impianto. La fonte, così come per lo schema di impianto, è [17].

T °C T8 35 T12 5 T15 5 T15 65 T16 20 T19 110 T20 -18 TL -40 T8 37

Tabella 5.24: Temperature dei flussi, vedi Figura 2.8

(21)

Simbolo Grandezza Unità Valore

C1,Br Conc. Br nell’alimentazione g/L 11

X11,Br2 Frazione massiva Br2 nell’aria % 15

C20,NaBr Conc. Di NaBr nella soluzione sorbente g/L 350

X14,Br Frazione massiva Br in uscita da C4 % 35

R8,aria Rapporto tra l’aria di strippaggio e il bromo Nm3/kg 4.5

e4,Cl2 Eccesso di cloro rispetto alla stechiometria % 33

X15,H2O Frazione massiva di acqua in testa a C5 % 1

RC5 Rapporto di riflusso C5 2

In Tabella 5.26 si riportano i risultati dei bilanci sull’impianto, necessari per la

definizione del processo su SIMAPRO. L’unità funzionale prescelta è 1 kg di bromo in ingresso con la salamoia.

Simbolo Grandezza Unità Valore

Br21 Bromo in ingresso (unità funz.) kg 1

Br218 Bromo prodotto kg 0.937

H2O1 Salamoia in ingresso L 90.9

Cl24 Consumo di cloro kg 0.553

H2O21 + H2O22 Consumo di acqua decarbonata kg 0.034

NH3reintegro Consumo di ammoniaca kg 2.3E-4

H2SO422 Consumo di acido solforico kg 2.7E-3

H2OTW Acqua di torre di reintegro kg 0.272

VapC5 + Vaparia Consumo di vapore kg 1.433

Wel Consumi elettrici kWh 1.991

QAMB Calore immesso nell’ambiente MJ 3.732

H2O9 + H2O17 Acque al trattamento L 90.9

Trasporto via nave cargo t*km 1.874

(22)

5.3.3 Produzione da acqua marina

Si riportano in Tabella 5.27 le ipotesi principali, sempre tratte da [17].

Simbolo Grandezza Unità Valore

C1,Br Conc. Br nell’alimentazione g/L 0.065

C11,Br Conc. Br nella soluzione acida g/L 225

C6,SO2 Concentrazione di SO2 nella soluzione sorbente g/L 1

e6,SO2 Eccesso di anidride solforosa rispetto alla stechiometria % 10

e3,Cl2 Eccesso di cloro rispetto alla stechiometria % 33

R16,aria Rapporto tra l’aria di strippaggio e il bromo Nm3/kg 150

I risultati dei bilanci sono in Tabella 5.28.

Simbolo Grandezza Unità Valore

H2O1 Salamoia in ingresso L 15416

Cl23 + Cl213 Consumo di cloro kg 0.992

H2O2 + H2O6 Consumo di acqua decarbonata kg 413

H2SO42 Consumo di acido solforico kg 1.85

SO26 Consumo di anidride solforosa kg 0.397

H2OTW Acqua di torre di reintegro kg 0.077

H2O14 + Vaparia Consumo di vapore kg 60.1

Tabella 5.28: Risultati dei bilanci (Figura 2.9)

5.3.4 Produzione da salamoia di falda (Arkansas)

L’impianto analizzato è quello descritto nel paragrafo 2.3.2.II. Le ipotesi sono le stesse riportate nella Tabella 5.21. Si deve aggiungere che la concentrazione di bromo in ingresso è 4.5 g/L.

(23)

H2O1 Salamoia in ingresso L 222.22

H2O15 Consumo di acqua decarbonata kg 0.06

H2SO414 Consumo di acido solforico kg 6.67E-3

H2O7 Consumo di vapore kg 14.48

H2O13 Acque al trattamento L 222.22

Tabella 5.29: Risultati dei bilanci (Figura 2.7)

5.3.4 Produzione da salamoia di falda (altri siti) e da salamoia di scarto

della produzione di NaCl

L’impianto è lo stesso di Figura 2.7, cambia soltanto la concentrazione di bromo nella salamoia in ingresso, che è più bassa (2.5 g/L). Anche le ipotesi sono le stesse.

I risultati dei bilanci sono in Tabella 5.30.

H2O1 Salamoia in ingresso L 400

H2O14 Consumo di acqua decarbonata kg 0.11

H2SO414 Consumo di acido solforico kg 0.01

H2O7 Consumo di vapore kg 25.99

H2O13 Acque al trattamento L 400